JPH08122552A

JPH08122552A - 光ファイバ実装型光導波路回路及びその製造方法

Info

Publication number: JPH08122552A
Application number: JP27861194A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Mizuta; 聡水田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1994-10-19
Filing date: 1994-10-19
Publication date: 1996-05-17
Anticipated expiration: 2013-04-22
Also published as: JP2743847B2

Abstract

(57)【要約】【目的】コアがクラッドによって埋め込まれた光導波路
と光ファイバに無調整で高効率に結合する光ファイバ実
装型光導波路回路及びその製造方法の提供。【構成】光導波路コアパターンと光ファイバ支持用のＳ
ｉのＶ溝形成マスクパターンをコア層堆積後に同時にパ
ターン化し、光導波路コア３ｆ形成後にこれをクラッド
３ｇによって埋め込む。更に、光導波路コアと正確に位
置決めされたＳｉのＶ溝形成用マスク７を、エッチング
によって光導波路端面13ａの形成と同時に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光通信において必要と
される光導波路と光ファイバの高精度無調整結合のため
の光ファイバ実装型光導波路回路及びその製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】光導波路と光ファイバとの光軸無調整接
続の方法として、従来、Ｓｉ（シリコン）にＶ溝を設け
た光ファイバ用ガイドによる方法がある。

【０００３】Ｓｉ基板に石英ガラス系光導波路が形成さ
れている回路において、光導波路と光ファイバの高効率
接続を可能とするものとして、例えば特公昭63-25644号
公報には、Ｓｉ基板上の溝を形成する位置と光導波路を
形成する位置の位置合わせの調整の誤差を小さくする方
法として、石英ガラス系光導波路上に光導波路回路パタ
ーン化と同時に光ファイバ位置合わせ用ガイド用のパタ
ーン、及びリッジ型光導波路パターンを形成し、石英系
光導波路層パターンをマスクにしてＳｉ基板を適当な深
さにエッチングして、光ファイバ用ガイドとするファイ
バ・ガイド付光回路およびその製造方法が提案されてい
る。

【０００４】この従来の技術においては、光導波路層の
ドライエッチングによる導波路パターン幅の減少を正確
に制御すれば、光導波路と光ファイバの光軸の基板面内
方向の位置ずれをフォトリソグラフィ露光用マスクの描
画精度程度に抑えることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図１７に示すように、
前記特公昭63-25644号公報に開示された従来のファイバ
・ガイド付光回路及びその製造方法（「従来例」とい
う）では、光導波路コア３ｆ用及び光ファイバガイド２
用のパターンを同時に形成することができる。

【０００６】さらに、前記従来例においては、光ファイ
バ高さ調整のためのＳｉエッチング用のマスクも兼ねる
光ファイバガイド２が、光導波路３の端面形成時に、同
時に形成できるという利点がある。

【０００７】しかしながら、前記従来例では、光導波路
コア３ｆの側面が低屈折率材料のクラッドによって埋め
込まれていず、空気と直に接する構造とされている。一
般に、空気の光導波路コアに対する屈折率差は、クラッ
ド用低屈折率材料のコアに対する屈折率差に比べて遥か
に大きい。

【０００８】このため、光導波路機能デバイスの構成に
有利な単一モード光導波路を作製する場合、低屈折率材
料クラッドでコアを完全に埋め込んでいない前記従来例
の構成では、コアを低屈折率材料クラッドに埋め込んで
いる場合に比べて、コアの断面寸法を非常に小さくしな
くてはならない。

【０００９】この場合、スポットサイズの違いやビーム
モードプロファイルの非対称性等といったモードフィー
ルドのミスマッチ（不整合）等が原因して、コアを低屈
折率材料クラッドで完全に埋め込んだ場合に比べて、単
一モード光ファイバと高効率に結合させることが困難に
なる。

【００１０】また、光導波路コア側面が屈折率差の大き
な空気と接することにより、導波光が光導波路コア側面
の表面形状粗さによる散乱の影響を受けやすくなり、損
失が増大する。

【００１１】さらに、前記従来例においては、光ファイ
バの支持として、基板面内方向（水平方向）には、ドラ
イエッチングにより形成された石英系光導波路層からな
る光ファイバガイド２の側面のみとされており、また基
板面垂直方向（高さ方向）には、Ｓｉ基板に異方性エッ
チングにより形成された溝すなわちＳｉ(100)面１ａの
みによって支持されている。

【００１２】しかしながら、前記従来例においては、こ
のような支持により、光ファイバの光軸の位置決めがな
されるため、下記に記載するような各種問題点がある。

【００１３】ドライエッチングによって形成された石英
系材料からなる光ファイバガイドのパターンの幅は、エ
ッチングが深い場合には、元々のエッチング用マスクの
パターン幅に対して大きく減少する。このことが原因し
て、光ファイバを挟む二つの光ファイバガイド２の間の
幅は設計値に対して大きく拡がる。このため、上記光フ
ァイバガイドを形成しようとする場合、この拡がりをあ
らかじめ想定した補償を含めて設計を行う必要がある。

【００１４】しかしながら、実際のエッチングでは誤差
があるため、補償を考慮した設計値よりも実際の光ファ
イバガイド幅が広くなると、光ファイバは基板面内方向
に対して固定支持されていない状態になり、光軸ずれが
生じる。

【００１５】また逆に、補償を考慮した設計値よりも実
際の光ファイバガイド幅が狭くなると、光ファイバを光
ファイバガイドの間に挟み込めなくなるという問題を生
じる。

【００１６】さらに、光ファイバは、Ｓｉエッチングに
より形成されるＳｉ(100)面１ａに接して支持されるた
め、基板垂直方向の光ファイバ光軸位置の調整に関して
は、Ｓｉのエッチング深さの調整により行わなくてはな
らない。

【００１７】従って、Ｓｉエッチング深さの設定値から
のずれがそのまま光ファイバ光軸の位置ずれとなる。

【００１８】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたものであって、本発明の目的は、コアがクラッドに
よって埋め込まれた光導波路に光ファイバを無調整で高
効率に結合する光ファイバ実装型光導波路回路及びその
製造方法を提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、Ｓｉ基板上に光導波路と光ファイバを実
装するためのＳｉのＶ溝が形成されている光ファイバ実
装型光導波路回路の製造方法において、(a)光導波路コ
ア層の堆積後に光導波路コアパターンとＳｉのＶ溝形成
用マスクパターンを同時にパターン化をする工程と、
(b)前記Ｖ溝形成用マスクパターンの部分のマスクは残
して光導波路コアパターンの部分のみのマスクを除去す
る工程と、(c)光導波路コアの上面と側面を前記光導波
路コアより屈折率の低い材料で埋め込む工程と、(d)エ
ッチングにより光導波路端面の形成とＳｉのＶ溝形成用
マスクとなる光導波路層からなるブロックの形成を同時
に行う工程と、(e)前記ブロックをマスクに用いてＳｉ
の異方性エッチングをする工程と、を有することを特徴
とする光ファイバ実装型光導波路回路の製造方法を提供
する。すなわち、本発明は、Ｓｉ基板上に光導波路コア
を含む光導波路を設け、Ｓｉ基板に光ファイバを実装す
るためのＳｉのＶ溝が形成される光ファイバ実装型光導
波路回路の製造方法において、光導波路コアとＳｉのＶ
溝のパターンとが同一のマスクを用いて形成されること
を特徴の一つとしている。

【００２０】本発明においては、光ファイバ支持用Ｖ溝
の形成精度を高くする目的で、好ましくは、ＳｉのＶ溝
形成用マスクとなる光導波路層からなるブロックと前記
Ｓｉ基板の間に、ＳｉのＶ溝形成エッチング液にエッチ
ングされにくい材料からなり、且つＳｉのＶ溝マスクパ
ターンの形に形成されている層が挿まれており、該層を
ＳｉのＶ溝形成の際のマスクとして用いるようにしても
よい。

【００２１】また、本発明においては、好ましくは、前
記ブロックとＳｉ基板の間に挿入される層がＷＳｉから
成ることを特徴とする。

【００２２】さらに、本発明においては、好ましくは、
前記工程(a)の後に、前記光導波路コア層までをエッチ
ングする工程を含むように構成される。

【００２３】そして、本発明に係る光ファイバ実装型光
導波路回路の製造方法においては、Ｓｉ基板上に光導波
路と光ファイバを実装するためのＳｉのＶ溝が形成され
ている光ファイバ実装型光導波路回路の製造方法におい
て、(a)光導波路コア層の堆積後に光導波路コアパター
ンとＳｉのＶ溝形成用マスクパターンを同時にパターン
化をする工程と、(b)前記Ｖ溝形成用マスクパターンの
部分のマスクは残して光導波路コアパターンの部分のみ
のマスクを除去する工程と、(c)前記Ｓｉ基板のＶ溝形
成部から光導波路コアの端面に至るまでの領域をカバー
マスクで覆う工程と、(d)前記カバーマスク及び光導波
路領域上に上層クラッド層を成膜し前記光導波路コアを
前記上層クラッド層にて埋め込む工程と、(e)前記カバ
ーマスクを除去し前記ＳｉのＶ溝形成部の上部に位置す
る前記上層クラッド層を除去する工程と、(f)前記光導
波路コアの上方と側方の前記上層クラッド層を覆うよう
に、光導波路端面形成ドライエッチング用マスクを形成
する工程と、(g)光導波路端面形成と前記ＳｉのＶ溝形
成用マスクの形成を同時に行う工程と、(h)前記Ｓｉ基
板にＶ溝を異方性エッチングによって形成する工程と、
を含むようにしてもよい。

【００２４】本発明においては、好ましくは、前記Ｓｉ
基板に前記Ｖ溝よりも深い切断溝を設けて光導波路コア
の端面を整形することを特徴とする。

【００２５】本発明は、別の視点において、Ｓｉ基板上
に光導波路コアを含む光導波路を備え、前記Ｓｉ基板に
光ファイバを実装するためのＳｉのＶ溝を備え、前記光
導波路コアと前記ＳｉのＶ溝のパターンとが同一のマス
クを用いて形成されて成る光ファイバ実装型光導波路回
路であって、前記光ファイバ実装時に、前記光ファイバ
が前記ＳｉのＶ溝の側面(111)面に当接して支持される
ことを特徴とする光ファイバ実装型光導波路回路を提供
する。

【００２６】本発明に係る光ファイバ実装型光導波路回
路においては、好ましくは、前記光導波路コアが該コア
よりも低屈折率のクラッドにより覆われていることを特
徴とする。

【００２７】また、本発明に係る光ファイバ実装型光導
波路回路においては、前記Ｓｉ基板に前記Ｖ溝よりも深
い切断溝を設けたことを特徴とする。

【００２８】

【作用】本発明によれば、光導波路コアパターン及び光
ファイバ用のＳｉのＶ溝形成用マスクのパターンをフォ
トリソグラフィにおける同一光露光用マスクを用いて同
時に形成し、更に、光導波路端面形成時にＳｉのＶ溝形
成のための異方性エッチング用マスクも同時形成する。

【００２９】このことにより、前記従来例のように、光
導波路コアパターンと光ファイバ無調整実装用ＳｉのＶ
溝形成用マスクのパターンの位置合わせを行う必要がな
くなる。

【００３０】このため、本発明によれば、ＳｉのＶ溝(1
11)面で支持される光ファイバと光導波路コアのそれぞ
れの光軸の基板面内方向の位置精度をフォトリソグラフ
ィのマスクパターンの描画精度と同程度にまで著しく向
上することができる。

【００３１】また、石英系材料から構成されるＳｉのＶ
溝形成用マスクを光導波路層のドライエッチングにより
形成すると、このＶ溝形成用マスクの間の幅は設計値よ
りも拡がるため、この拡がりをあらかじめ想定した補償
を含めて設計を行う必要がある。しかし、本発明によれ
ば、光ファイバをＳｉのＶ溝の(111)面で支持するため
に、上記補償設計に対して、実際のエッチングにおける
誤差により、Ｖ溝形成用マスクの間の幅が拡がったとし
ても、基板面内方向に対して光ファイバは固定支持され
る。

【００３２】更に、Ｓｉのエッチング深さの設計値に対
する誤差によって光ファイバ光軸の基板垂直方向の位置
は変動するが、(111)面のエッチング速度は(100)面に比
べて非常に小さい。このため、本発明においては、この
(111)面で接することによって光ファイバの支持をする
ものであるため、光ファイバ光軸の基板垂直方向の位置
決めはＳｉのエッチング深さの誤差の影響を受けにくく
なる。

【００３３】以上の作用によって、本発明は、従来の方
法に比べて、基板面内方向及び基板垂直方向ともに光導
波路と光ファイバの光軸の位置精度を向上させるもので
ある。

【００３４】また、本発明によれば、上層クラッド層堆
積前の工程であるコア層形成の後に、光導波路コア及び
ＳｉのＶ溝形成用マスクパターンを同時形成してから光
導波路コア層のみをエッチング加工し、さらにクラッド
層を堆積するために、光導波路コアを低屈折率材料クラ
ッドによって完全に埋め込むことができる。

【００３５】これによって、本発明によれば、光導波路
コアが上下面及び側面を空気ではなくコアよりわずかに
低屈折率であるクラッドに接することになる。このた
め、スポットサイズやビームモードプロファイルが単一
モード光ファイバのそれに近い単一モードの光導波路を
容易に構成できる。

【００３６】従って、本発明においては、光導波路と単
一モード光ファイバとを高効率に結合させることができ
る。また、コア側面の表面形状粗さによる散乱損失もコ
ア側面が空気に接している場合より少なくなる。

【００３７】

【実施例】図面を参照して、本発明の実施例を以下に説
明する。

【００３８】

【実施例１】図１は本発明の一実施例に係る光ファイバ
実装型光導波路回路の光ファイバ実装前の構造を示す斜
視図である。

【００３９】図１を参照して、光導波路コアパターンと
ＳｉのＶ溝形成用マスクパターンのパターン化を同時に
行なうことによって、基板方向から見て、図１の２つの
Ｖ溝部ドライエッチング用マスク４ａの線対称軸は、光
導波路コアパターンの中心線と重なるように位置合わせ
して形成されている。

【００４０】ＳｉのＶ溝形成用マスク７は、Ｖ溝部ドラ
イエッチング用マスク４ａをマスクとして用い、光導波
路部の端面13ａは光導波路端面形成ドライエッチング用
マスク４ｂをマスクとして用いて、ドライエッチングに
より同時に形成される。

【００４１】ＳｉのＶ溝形成用マスク７は、コア層３
ｂ、下層クラッド層３ｄと、Ｖ溝部ドライエッチング用
マスク４ａと、から構成されている。

【００４２】図中３ｇはクラッド層を示し、下層クラッ
ド層３ｄと上層クラッド層３ｅとからなる。

【００４３】光導波路コア３ｆの断面寸法は、例えば５
×５μm程度とされ、コアよりわずかに低屈折率（光導
波路コアのクラッドに対する比屈折率差が例えば0.5
％）であるクラッド層３ｇに周囲が接している。

【００４４】本実施例においては、このような構成によ
り、スポットサイズやビームモードプロファイルが単一
モード光ファイバのそれに近い単一モードの光導波路を
容易に構成できる。

【００４５】このため、空気とコア側面が直接接する場
合に比べて、光導波路と単一モード光ファイバとを高効
率に結合させることができる。また、光導波路コア３ｆ
の側面の表面形状粗さによる散乱損失も光導波路コア側
面が空気に接している場合より少なくなる。

【００４６】図２は、光ファイバ実装型光導波路回路の
実施例において、光ファイバ６がＳｉのＶ溝５へ実装さ
れた構造を示している。すなわち図２は、図１の光ファ
イバ実装型光導波路回路におけるＳｉのＶ溝５に光ファ
イバを実装して、光ファイバの光軸方向に垂直に切った
断面図に相当し、図１の矢線Ａ方向からみたＸ−Ｘ´線
の断面図である。

【００４７】図２を参照して、Ｖ溝部ドライエッチング
用マスク４ａによってエッチング加工形成した石英系ガ
ラスの光導波路層からなるブロックは、光ファイバ固定
用ガイドとしてではなく、光ファイバ無調整固定実装用
のＳｉのＶ溝５をエッチングによって形成するためのマ
スクとして用いられている。

【００４８】図２に示すように、光ファイバ６はＶ溝の
Ｓｉ(111)面１ｂによって支持されている。

【００４９】図３〜図９は、図１の実施例の光ファイバ
実装型光導波路回路の製造方法の一実施例の工程を示す
図である。

【００５０】図３を参照して、光導波路コアパターン９
とＳｉのＶ溝形成用マスクパターン８のそれぞれの形状
にパターン化されたマスク（光導波路コア形成ドライエ
ッチング用マスク４ｃとＶ溝部ドライエッチング用マス
ク４ａ）がコア層（「光導波路コア層」ともいう）３ｂ
の上に一括形成される。

【００５１】このため、２つのＳｉのＶ溝形成用マスク
パターン８の線対称軸と光導波路コアパターン９の中心
線は完全に重なっている。

【００５２】より詳細には、図３を参照して、まず、(1
00)面方位のＳｉ基板１上に、例えばＰ、Ｂを含んだ石
英ガラスからなる下層クラッド層３ｄ（厚さは例えば10
μm）をＣＶＤ法や火炎堆積法等により成膜し（工程
２）、下層クラッド層３ｄの上に例えばＰ、Ｂ、Ｇｅを
含んだ石英ガラスからなるコア層３ｂ（厚さは例えば５
μm）をＣＶＤ法や火炎堆積法等により成膜する（工程
３）。

【００５３】次に、コア層３ｂ上に例えばＣｒ等の層を
スパッタ法または蒸着等により成膜する（工程４）。

【００５４】その後、フォトレジストを塗布し（工程
５）、レーザ描画やフォトリソグラフィ等による方法を
用いて、光導波路コア形成ドライエッチング用マスク４
ｃとＶ溝部ドライエッチング用マスク４ａを一括して形
成する（工程６）。

【００５５】この場合、前記工程６で形成されるマスク
は、例えばＣｒ層とその上層のフォトレジスト層とから
なる。このマスクは、フォトリソグラフィ等による方法
によってフォトレジストを所望の形にパターン化した後
に、該パターンを用いて、フォトレジストの下のＣｒ層
をＣｒエッチング液によりパターン化することにより形
成することができる。

【００５６】図４を参照して、ＣＦ系ガス等による反応
性イオンドライエッチング等により光導波路のコア層３
ｂがエッチングされる（工程７）。

【００５７】この結果、前記の光導波路コア形成ドライ
エッチング用マスク４ｃの下には光導波路コア３ｆが形
成され、またＶ溝部ドライエッチング用マスク４ａの下
のコア層３ｂもＳｉのＶ溝形成用マスクパターン８の形
に同時にエッチング加工される。

【００５８】次に、前記工程７のドライエッチングに用
いたマスクのうち、Ｖ溝部ドライエッチング用マスク４
ａはそのまま残して、光導波路コア形成ドライエッチン
グ用マスク４ｃを除去する（工程８）。

【００５９】その後、例えばＰ、Ｂを含んだ石英ガラス
からなる上層クラッド層３ｅ（例えば10μm）をＣＶＤ
法や火炎堆積法等により成膜する（工程９）。

【００６０】この結果、図５に示すように、光導波路コ
ア３ｆはコアよりわずかに屈折率の低いクラッド材によ
って埋め込まれる。

【００６１】図５〜図７はいずれもこの様子を説明する
図である。図５は斜視図、図６は図５の矢線Ａ方向から
みた断面を示す図であり、図７は図５の矢線Ｂ方向から
みた断面を示す図である。

【００６２】次に、図８を参照して、工程９の後、光導
波路コア３ｆの上方に接する上層クラッド層３ｉ及び光
導波路コア３ｆの側方の上層クラッド層３ｊを覆うよう
にして、図に示すような位置に、光導波路端面形成ドラ
イエッチング用マスク４ｂを設ける（工程10）。

【００６３】光導波路端面形成ドライエッチング用マス
ク４ｂの形成には、前記工程４、５、６と同様の手法を
用いる。

【００６４】また、このマスクの形成位置はあまり高精
度である必要はない。すなわち、マスクの境界線が目的
とする光導波路コアの端面の位置とほぼ重なる程度の精
度で充分である。ただし、次の工程11のエッチングによ
って光導波路コア３ｆの端面が上層クラッド層３ｅの外
に露出しなくてはならないため、マスクの境界線をやや
光導波路コア３ｆの側にずらすようにしてもよい。

【００６５】次に、反応性イオンドライエッチング等に
より、前工程10で設けた光導波路端面形成ドライエッチ
ング用マスク４ｂに覆われていない部分の上層クラッド
層３ｅ及び下層クラッド層３ｄを除去する（工程11）。

【００６６】その際、Ｖ溝部ドライエッチング用マスク
４ａの下のコア層３ｂと下層クラッド層３ｄは除去され
ずにそのまま残る。

【００６７】この結果、図９に示すように、光導波路の
端面13ａが形成されると同時に、２つのＳｉのＶ溝形成
用マスク７も光導波路コア３ｆの位置に対して高精度に
位置決めされた状態（すなわち、光導波路コア３ｆの中
心軸線が２つのＳｉのＶ溝形成用マスク７の鏡映面に含
まれている状態）で形成される。

【００６８】この時点で、Ｖ溝形成エッチングされるべ
き場所のＳｉ(100)面１ａが露出している状態となるた
め、前記したＳｉのＶ溝形成用マスク７を用いてＫＯＨ
等のエッチング液によるＳｉ基板１の異方性エッチング
を行なう（工程12）。

【００６９】その結果、光導波路コア３ｆと光軸の基板
面内方向の位置が一致したＳｉのＶ溝５が形成され、図
１に示すような光ファイバ実装型光導波路回路が作られ
る。

【００７０】上記実施例では、工程８において、光導波
路コア３ｆ上の光導波路コア形成ドライエッチング用マ
スク４ｃを除去しているが、この除去は以下のようにし
て行えばよい。例えば、Ｖ溝部ドライエッチング用マス
ク４ａの上部分だけを厚膜のレジスト等で覆い、工程４
において、一例としてＣｒの層を用いた場合には、Ｃｒ
エッチャントによってＣｒ層を除去するように行えばよ
い。

【００７１】また、工程７の反応性イオンドライエッチ
ングに用いたマスクを全て除去してしまうと、ＳｉのＶ
溝形成用マスク７となるように加工形成されるべき箇所
の石英ガラス系光導波路層（コア層３ｂ、下層クラッド
層３ｄ）までもが、工程11で再び反応性イオンドライエ
ッチングする際に、一緒にエッチングされて無くなって
しまう。そのため、工程８のマスク除去においては、Ｖ
溝部ドライエッチング用マスク４ａを除去しないで必ず
残しておくことが不可欠とされる。

【００７２】このようにして形成された光ファイバ実装
型光導波路回路は、図２に示すように、ＳｉのＶ溝５の
Ｓｉ(111)面１ｂにて、光ファイバを支持する。この結
果、Ｓｉ基板１の面内方向及び基板垂直方向双方とも光
導波路コア３ｆに対して高精度に光ファイバを無調整で
固定実装することが可能となり、且つ光導波路コア３ｆ
がコアよりわずかに屈折率の低い材料のクラッド３ｇ層
にて埋め込まれた構造とされる。

【００７３】

【実施例２】図１０及び図１１は、前記第１の実施例と
は部分的に異なる、本発明に係る製造方法の別の実施例
の工程を示す図である。図１２は本実施例に係る製造工
程の光ファイバ実装型光導波路回路の構成を示す斜視図
である。

【００７４】本実施例においては、前記第１の実施例の
工程８の後に、図１０（ａ）に示すように、ＳｉのＶ溝
形成部14から光導波路コア３ｆの端面に至るまでの部分
を厚くカバーマスク10で覆う（工程Ａ）。

【００７５】図１０（ｂ）を参照して、次に上層クラッ
ド層３ｅを成膜し、光導波路コア３ｆをこれより僅かに
屈折率の低いクラッド材料によって図に示すような状態
で埋め込む（工程Ｂ）。

【００７６】図１０（ｃ）を参照して、その後、このカ
バーマスク10を除去することによるリフトオフの効果に
よってＳｉのＶ溝形成部の上部に位置する上層クラッド
層３ｅを除去する（工程Ｃ）。

【００７７】さらに、光導波路コア３ｆの上方に接する
上層クラッド層３ｉ、及び光導波路コア３ｆの側方の上
層クラッド層３ｊを覆うように、図１１（ｄ）、図１２
に示すように、光導波路端面形成ドライエッチング用マ
スク４ｂを設ける（工程10´）。

【００７８】そして、図１１（ｅ）に示すように、反応
性イオンドライエッチング等により、光導波路端面形成
とＳｉのＶ溝形成用マスク７の形成を同時に行い（工程
11´）、最後に、Ｖ溝を異方性エッチングによって形成
する（工程12´）。

【００７９】

【実施例３】なお、石英系ガラスによって光導波路を構
成する場合、前記した工程12におけるＶ溝形成時には、
光導波路部の端面13ａもＫＯＨ等のエッチング液により
多少のエッチングを受ける。

【００８０】このため、光導波路端面形成ドライエッチ
ング用マスク４ｂの下にアンダーカットを生じ、また光
導波路部の端面13ａも平坦でなくなる可能性がある。

【００８１】さらに、異方性エッチングによって現われ
るＳｉ(111)面のうち、光導波路の端面13ａが縁となっ
ている(111)面に光ファイバ端がぶつかることによっ
て、光ファイバ端を光導波路部の端面13ａに完全に突き
当てることができない。

【００８２】このような問題は、図１３に示すように、
Ｖ溝よりも深い切断溝15をダイシングソー等で設ける
（工程13）ことによって、光導波路コア３ｆの端面を整
形することにより解決できる。

【００８３】図１３を参照して、破線で示すＶ溝よりも
深い切断溝15を設けることにより、前記第２の実施例に
おける工程Ａにおけるカバーマスク、及び前記第１、第
２の工程10、10´における光導波路端面形成ドライエッ
チング用マスク４ｂの形成には、精度が要求されない。

【００８４】

【実施例４】また別の問題として、Ｓｉのエッチング中
に石英系ガラス光導波路層がＫＯＨ等のエッチング液に
よって浸食されるため、図９において、ＳｉのＶ溝形成
用マスク７が後退する。

【００８５】このため、ＳｉのＶ溝５の形成位置（図１
参照）に誤差が生じ、この誤差はＶ溝幅の拡がりとなっ
て現れる。

【００８６】そこで、上記誤差を軽減する方法として、
ＳｉのＶ溝形成用マスク７として、Ｖ溝部ドライエッチ
ング用マスク４ａの層、コア層３ｂ、下層クラッド層３
ｄのみからなる構造の代わりに、図１４に示すように、
タングステンシリサイドＷＳｉ等からなる薄膜層11がＳ
ｉ基板１と光導波路の下層クラッド層３ｄの間に挿まれ
た構造を用いることもできる。

【００８７】上記のＷＳｉ等の薄膜層11は、ＫＯＨ等の
Ｓｉの異方性エッチング液にはエッチングされにくく、
ＳｉのＶ溝形成のための直接のマスクとなる。

【００８８】このＷＳｉ等の薄膜層11は、例えば光導波
路クラッド層堆積前にスパッタ法等によって成膜するこ
とによって形成する。

【００８９】上記のように、ＷＳｉ等の薄膜層11が、Ｓ
ｉ基板１と下層クラッド層３ｄとの間に挿まれた構造と
する場合、異方性エッチングによりＳｉ基板１にＶ溝５
を形成する前の段階で、ＷＳｉ等の薄膜層11がＶ溝形成
エッチングの直接のマスクとなるようにＶ溝形成マスク
の形にパターン化されて、Ｖ溝が掘られる部分のＳｉ基
板１が露出していなくてはならない。

【００９０】ＷＳｉ等の薄膜層11のパターン化に関して
は、１つの方法としては、工程11の上層クラッド層３ｅ
及び下層クラッド層３ｄの反応性イオンドライエッチン
グに引き続いて、適当なエッチャントを用いてＷＳｉ等
の薄膜層11をエッチングしてパターン化する（工程
Ｅ）。例えば、Ａｒイオン等を用いてドライエッチング
する方法がある。この場合、基本的には図３から図９を
参照して説明したものと同じような製造方法が用いられ
る。

【００９１】図１４乃至図１６は、ＷＳｉ等の薄膜層11
がＳｉ基板１と下層クラッド層３ｄとの間に挿まれた構
成において、前記第１の実施例とは別の方法によってＳ
ｉのＶ溝形成用マスクを形成する製造方法の工程図であ
る。

【００９２】すなわち、前記第１の実施例の工程７にお
けるコア層３ｂの反応性イオンドライエッチングの時
に、コア層３ｂだけでなくその下の下層クラッド層３ｄ
も図１４（ｈ）に示すようにエッチングし（工程Ｈ）、
引き続いて図１４（ｉ）に示すように、適当なエッチャ
ント（例えばＡｒイオン等）を用いてＷＳｉ等の薄膜層
11のパターン化エッチングをする（工程Ｉ）。

【００９３】後者の方法の場合、このエッチングの後、
光導波路コア形成ドライエッチング用マスク４ｃを除去
して図１５（ｊ）に示すようなものにする（工程Ｊ）。

【００９４】次に、図１５（ｋ）に示すように、Ｓｉの
Ｖ溝形成部14から光導波路コア３ｆの端面までの部分を
厚くカバーマスク10で覆って（工程Ｋ）、さらに上層ク
ラッド層３ｅを成膜する（工程Ｌ）。

【００９５】この結果、光導波路コア３ｆが、コアより
わずかに屈折率の低い下層クラッド層３ｄ及び上層クラ
ッド層３ｅによって、図１５（ｌ）のように埋め込まれ
る。

【００９６】その後、図１６（ｍ）に示すように、カバ
ーマスク10を除去することによって、ＳｉのＶ溝形成部
の上部の上層クラッド層３ｅをリフトオフ除去する（工
程Ｍ）。

【００９７】そして、図１６（ｎ）に示すように、光導
波路端面形成ドライエッチング用マスク４ｂで光導波路
コア３ｆの上部の上層クラッド層３ｅを覆って（工程
Ｎ）、反応性イオンドライエッチング等により、光導波
路端面形成とＳｉ異方性エッチング用マスクの形成を同
時に行う（工程Ｏ、図１５（ｏ）参照）。

【００９８】この後のＳｉの異方性エッチングによって
Ｖ溝形成をする時に光導波路の端面も多少のエッチング
を受ける。

【００９９】このことに関しては、ＷＳｉなどの薄膜層
がＳｉ基板と下層クラッド層の間に挿まれていない構造
についての実施例において述べたのと同様の処理をすれ
ばよい。

【０１００】すなわち、図１３に示すように、Ｖ溝より
も深い切断溝15をダイシングソー等で設けることによっ
て光導波路コア３ｆの端面を整形すればよい（工程1
3）。この場合、工程10、工程Ｋ、工程Ｎのマスク形成
には精度を要求しない。

【０１０１】なお、前記の方法とは部分的に異なる方法
として、前記工程Ｍにおけるカバーマスク10の除去の
後、工程Ｎにおける光導波路端面形成ドライエッチング
用マスク４ｂの形成や、工程Ｏにおける反応性イオンド
ライエッチングの工程を経ずに、ＳｉのＶ溝形成エッチ
ングを行い、それに引き続いてダイシングソー等により
光導波路端面を整形する。

【０１０２】このようにすれば、反応性イオンドライエ
ッチングがコア形成時の１回で済むという工程簡略化の
利点がある。

【０１０３】なお、前記工程12のＳｉのＶ溝形成の異方
性エッチングに用いるエッチング液としては、ＫＯＨの
他に、ＮａＯＨ、ＣｓＯＨ、ＮＨ₃ＯＨ、Ｎ₂Ｈ₄、エチ
レンジアミン、ヒドラジン等が用いられる。

【０１０４】以上本発明を上記各実施例に即して説明し
たが、本発明は、上記態様にのみ限定されるものでなく
本発明の原理に準ずる各種態様を含む。

【０１０５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明（請求項
１）によれば、光ファイバの石英軽ガラス光導波路回路
への無調整実装において、従来の方法に比べて基板面内
方向及び基板垂直方向ともに光導波路と光ファイバの光
軸の位置精度を向上させることができる。このため、本
発明によれば、光導波路と光ファイバの無調整結合にお
いて損失を低減できるという効果を有する。

【０１０６】また、本発明によれば、上層クラッド層堆
積前の工程であるコア層形成の後に、光導波路コア及び
ＳｉのＶ溝形成用マスクパターンを同時形成してから光
導波路コア層のみをエッチング加工し、さらにクラッド
層を堆積するため、光導波路コアを低屈折率材料クラッ
ドによって完全に埋めこむことができる。これによっ
て、光導波路コアが上下面及び側面を空気ではなくコア
よりわずかに低屈折率であるクラッドに接することにな
る。

【０１０７】このため、本発明によれば、スポットサイ
ズやビームモードプロファイルが単一モード光ファイバ
のそれに近い単一モードの光導波路を容易に構成するこ
とができる。その結果、本発明によれば、光導波路に単
一モード光ファイバを高効率に結合させることができ
る。また、本発明によれば、コア側面の表面形状粗さに
よる散乱損失もコア側面が空気に接している場合より少
なくなる。

【０１０８】また、本発明（請求項２）によれば、Ｓｉ
のＶ溝形成用マスクとなる光導波路層からなるブロック
とＳｉ基板の間に、ＳｉのＶ溝形成エッチング液にエッ
チングされにくい材料からなる薄膜層を挿入することに
より、ＳｉのＶ溝の溝幅の拡りが抑止され、光ファイバ
支持用Ｖ溝の形成精度を高くするという効果を有する。

【０１０９】さらに、本発明（請求項５）に従い、Ｓｉ
基板のＶ溝形成部から光導波路コアの端面に至るまでの
領域をカバーマスクで覆うようにして製造した場合に
も、上記と同様な効果が達成される。

【０１１０】そして、本発明（請求項６）によれば、Ｖ
溝よりも深い切断溝を設けた構成により、例えばカバー
マスク、光導波路端面形成ドライエッチング用マスクの
形成に要求される精度が緩和される。

【０１１１】本発明の光ファイバ実装型光導波路回路
（請求項７）によれば、ＳｉのＶ溝(111)面で支持され
る光ファイバと光導波路コアのそれぞれの光軸の基板面
内方向の位置精度をフォトリソグラフィのマスクパター
ンの描画精度と同程度にまで著しく向上することが可能
とされ、光導波路と光ファイバの無調整結合において損
失を低減できるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光ファイバ実装型光導波路回路の一実
施例の光ファイバ実装前の構成を示す斜視図である。

【図２】図１の光ファイバ実装型光導波路回路の実施例
において光ファイバのＳｉのＶ溝への実装の様子を示す
図であり、図１の矢線ＡからみたＸ−Ｘ´線の断面図に
対応する。

【図３】本発明の光ファイバ実装型光導波路回路の製造
方法の一実施例の工程を順に示した図である。

【図４】本発明の光ファイバ実装型光導波路回路の製造
方法の一実施例の工程を順に示した図である。

【図５】本発明の光ファイバ実装型光導波路回路の製造
方法の一実施例の工程を順に示した図である。

【図６】図５の矢線Ａ方向からみた断面を示す図であ
る。

【図７】図５の矢線Ｂ方向からみた断面を示す図であ
る。

【図８】本発明の光ファイバ実装型光導波路回路の製造
方法の一実施例の工程を順に示した図である。

【図９】本発明の光ファイバ実装型光導波路回路の製造
方法の一実施例の工程を順に示した図である。

【図１０】本発明の光ファイバ実装型光導波路回路の製
造方法の第２の実施例の工程を順に示す図である。

【図１１】本発明の光ファイバ実装型光導波路回路の製
造方法の第２の実施例の工程を順に示す図である（図１
０の続き）。

【図１２】本発明の第２の実施例に係る光ファイバ実装
型光導波路回路の構成を示す斜視図である。

【図１３】本発明の光ファイバ実装型光導波路回路の第
３の実施例に係る、端面近傍に設ける切断溝を説明する
図である。

【図１４】本発明の光ファイバ実装型光導波路回路の製
造方法の第４の実施例の工程を順に示す図である。

【図１５】本発明の光ファイバ実装型光導波路回路の製
造方法の第４の実施例の工程を順に示す図である。

【図１６】本発明の光ファイバ実装型光導波路回路の製
造方法の第４の実施例の工程を順に示す図である。

【図１７】従来のファイバ・ガイド付光回路の構成を示
す斜視図である。

【符号の説明】

１Ｓｉ基板１ａＳｉ(100)面１ｂＳｉ(111)面２光ファイバガイド３光導波路３ａクラッド層３ｂコア層３ｃバッファー層３ｄ下層クラッド層３ｅ上層クラッド層３ｆ光導波路コア３ｇクラッド層３ｉ光導波路コアの上に設置する上層クラッド層３ｊ光導波路コアの側面の上層クラッド層４ａＶ溝部ドライエッチング用マスク４ｂ光導波路端面形成ドライエッチング用マスク４ｃ光導波路コア形成ドライエッチング用マスク５ＳｉのＶ溝５ａＳｉのＶ溝最底部６光ファイバ７ＳｉのＶ溝形成用マスク８ＳｉのＶ溝形成用マスクパターン９光導波路コアパターン 10 カバーマスク 11 ＳｉのＶ溝形成エッチング液にエッチングされにく
いＷＳｉ等の薄膜 12 光ファイバ用Ｖ溝部 13 光導波路部 13ａ光導波路部の端面 14 ＳｉのＶ溝形成部 15 切断溝

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成６年１１月２１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項５

【補正方法】変更

【補正内容】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｓｉ基板上に光導波路と光ファイバを実装
するためのＳｉのＶ溝が形成されている光ファイバ実装
型光導波路回路の製造方法において、 (a) 光導波路コア層の堆積後に光導波路コアパターン
とＳｉのＶ溝形成用マスクパターンを同時にパターン化
をする工程と、 (b) 前記Ｖ溝形成用マスクパターンの部分のマスクは
残して光導波路コアパターンの部分のみのマスクを除去
する工程と、 (c) 光導波路コアの上面と側面を前記光導波路コアよ
り屈折率の低い材料で埋め込む工程と、 (d) エッチングにより光導波路端面の形成とＳｉのＶ
溝形成用マスクとなる光導波路層からなるブロックの形
成を同時に行う工程と、 (e) 前記ブロックをマスクに用いてＳｉの異方性エッ
チングをする工程と、を有することを特徴とする光ファイバ実装型光導波路回
路の製造方法。
【請求項２】ＳｉのＶ溝形成用マスクとなる光導波路層
からなるブロックと前記Ｓｉ基板との間に、ＳｉのＶ溝
形成エッチング液にエッチングされにくい材料からな
り、且つＳｉのＶ溝マスクパターンの形に形成されてい
る層が挿まれており、該層をＳｉのＶ溝形成の際のマス
クとして用いることを特徴とする請求項１記載の光ファ
イバ実装型光導波路回路の製造方法。
【請求項３】前記ブロックとＳｉ基板の間に挿入される
層がＷＳｉから成ることを特徴とする請求項２記載の光
ファイバ実装型光導波路回路の製造方法。
【請求項４】前記工程(a)の後に、前記光導波路コア層
までをエッチングする工程を含むことを特徴とする請求
項１記載の光ファイバ実装型光導波路回路の製造方法。
【請求項５】Ｓｉ基板上に光導波路と光ファイバを実装
するためのＳｉのＶ溝が形成されている光ファイバ実装
型光導波路回路の製造方法において、 (a) 光導波路コア層の堆積後に光導波路コアパターン
とＳｉのＶ溝形成用マスクパターンを同時にパターン化
をする工程と、 (b) 前記Ｖ溝形成用マスクパターンの部分のマスクは
残して光導波路コアパターンの部分のみのマスクを除去
する工程と、 (c) 前記Ｓｉ基板のＶ溝形成部から光導波路コアの端
面に至るまでの領域をカバーマスクで覆う工程と、 (d) 前記カバーマスク及び光導波路領域上に上層クラ
ッド層を成膜し前記光導波路コアを前記上層クラッド層
にて埋め込む工程と、 (e) 前記カバーマスクを除去し前記ＳｉのＶ溝形成部
の上部に位置する前記上層クラッド層を除去する工程
と、 (f) 前記光導波路コアの上方と側方の前記上層クラッ
ド層を覆うように、光導波路端面形成ドライエッチング
用マスクを形成する工程と、 (g) 光導波路端面形成と前記ＳｉのＶ溝形成用マスク
の形成を同時に行う工程と、 (h) 前記Ｓｉ基板にＶ溝を異方性エッチングによって
形成する工程と、を含むことを特徴とする光ファイバ実装型光導波路回路
の製造方法。
【請求項６】前記Ｓｉ基板に前記Ｖ溝よりも深い切断溝
を設けて光導波路コアの端面を整形することを特徴とす
る請求項１〜４のいずれか一に記載の光ファイバ実装型
光導波路回路の製造方法。
【請求項７】Ｓｉ基板上に光導波路コアを含む光導波路
を備え、前記Ｓｉ基板に光ファイバを実装するためのＳ
ｉのＶ溝を備え、前記光導波路コアと前記ＳｉのＶ溝の
パターンとが同一のマスクを用いて形成されて成る光フ
ァイバ実装型光導波路回路であって、前記光ファイバ実装時に、前記光ファイバが前記Ｓｉの
Ｖ溝の側面(111)面に当接して支持されることを特徴と
する光ファイバ実装型光導波路回路。
【請求項８】前記光導波路コアが該コアよりも低屈折率
のクラッドにより覆われていることを特徴とする請求項
７記載の光ファイバ実装型光導波路回路。
【請求項９】前記Ｓｉ基板に前記Ｖ溝よりも深い切断溝
を設けたことを特徴とする請求項７記載の光ファイバ実
装型光導波路回路。